[go: up one dir, main page]

JP7414575B2 - 光学系、及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

光学系、及びそれを用いた撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7414575B2
JP7414575B2 JP2020027795A JP2020027795A JP7414575B2 JP 7414575 B2 JP7414575 B2 JP 7414575B2 JP 2020027795 A JP2020027795 A JP 2020027795A JP 2020027795 A JP2020027795 A JP 2020027795A JP 7414575 B2 JP7414575 B2 JP 7414575B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
optical system
curvature
conditional expression
positive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020027795A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021131499A5 (ja
JP2021131499A (ja
Inventor
純也 市村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2020027795A priority Critical patent/JP7414575B2/ja
Priority to KR1020210016467A priority patent/KR20210106898A/ko
Priority to CN202110183858.6A priority patent/CN113296230B/zh
Priority to US17/174,832 priority patent/US11835692B2/en
Priority to EP21157630.1A priority patent/EP3869255B1/en
Publication of JP2021131499A publication Critical patent/JP2021131499A/ja
Publication of JP2021131499A5 publication Critical patent/JP2021131499A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7414575B2 publication Critical patent/JP7414575B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G02B15/1421—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being positive
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/006—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element at least one element being a compound optical element, e.g. cemented elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
    • G02B9/06—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only two + components
    • G02B9/08—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only two + components arranged about a stop
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/62—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having six components only
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/12—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02—Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置に好適な光学系に関する。
特許文献１には、少ないレンズ枚数で諸収差を補正することができるダブルガウス型の光学系が記載されている。
特公平５－０３９２８４号公報
しかしながら、特許文献１に開示されているようなダブルガウス型の光学系は、小型化に伴って対称性が崩れると、球面収差や像面湾曲などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。特に光学系を大口径比とする場合、サジタルフレアや中間画角でのコマフレアを抑制することが難しくなる。
そこで本発明は、小型かつ大口径比でありながら高い光学性能を有する光学系および撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面としての光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正屈折力の前群と絞りと正屈折力の後群とからなる光学系であって、前記前群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ１１と正レンズＬ１２と負レンズＬ１３とからなり、前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬ２１と正レンズＬ２２と正レンズＬ２３とからなり、前記正レンズＬ１２と前記負レンズＬ１３とは、接合されており、前記負レンズＬ２１と前記正レンズＬ２２とは、空気間隔を介して配置されており、前記前群の焦点距離ｆＦ、前記後群の焦点距離ｆＲ、前記正レンズＬ２２の焦点距離ｆ２２、前記光学系の焦点距離ｆは、所定の条件式を満足する。
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像素子と前記光学系とを有する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、小型かつ軽量で大口径の光学系および撮像装置を提供することができる。
実施例１における光学系の断面図である。 実施例１における光学系の収差図である。 実施例２における光学系の断面図である。 実施例２における光学系の収差図である。 実施例３における光学系の断面図である。 実施例３における光学系の収差図である。 各実施例における撮像装置の概略図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１、図３、および、図５はそれぞれ、実施例１～３の光学系（結像光学系）１ａ～１ｃの断面図であり、物体距離が無限である状態を示す。光学系１ａ～１ｃは、物体側から像側へ順に配置された、正屈折力の前群ＬＦと、絞りＳＴＯと、正屈折力の後群ＬＲとからなる実質２群で構成されている。前群ＬＦは、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ（正屈折力のレンズ）Ｌ１１と正レンズＬ１２と負レンズ（負屈折力のレンズ）１３の３枚のレンズから実質的に構成される。後群ＬＲは、負レンズＬ２１と正レンズＬ２２と正レンズＬ２３とから実質的に構成される。
正レンズＬ１１は、物体側に凸のメニスカスレンズであり、構成されるレンズの中で最も有効径が大きい。正レンズＬ１２は、物体側に凸のメニスカスレンズであり、構成されるレンズの中で光軸上の厚さが最も厚い。負レンズＬ１３は、物体側に凸のメニスカスレンズであり、絞りＳＴＯに最も近いレンズである。正レンズＬ１２と負レンズＬ１３は、接着剤によって接合された接合レンズであり、組み合わせたときの屈折力は負である。負レンズＬ２１は、物体側に凹のレンズであり、構成されるレンズの中で最も有効径が小さい。負レンズＬ２１の像側の面の曲率半径は、物体側の面の曲率半径よりも大きい。正レンズＬ２２は、像側に凸のメニスカス形状の非球面レンズであり、樹脂材料からなる。正レンズＬ２３は、像側の面の曲率が強い両凸形状を有する。正レンズＬ２３の物体側の面の曲率半径は、像側の面の曲率半径よりも大きい。
図２、図４、および、図６はそれぞれ、光学系１ａ～１ｃの結像性能を示す収差図であり、物体距離が無限である状態を示す。左側からそれぞれ、球面収差、非点収差、歪曲収差、色収差を示している。球面収差において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はｆ線（４８６．１３ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（６５６．２７ｎｍ）、二点鎖線はｇ線（４３５．８３ｎｍ）の収差を示している。横軸のスケールはデフォーカス量であり、－０．４００～＋０．４００［ｍｍ］である。非点収差図において、実線はサジタル像面、点線はメリディオナル像面の像面湾曲を示している。横軸は、球面収差と同じである。歪曲収差においては、横軸のスケールが－５．０００～＋５．０００［％］で示されている。色収差は、倍率色収差のｄ線からのずれを示しており、横軸のスケールは－０．０５０～＋０．０５０［ｍｍ］である。
光学系１ａ～１ｃは、従来の６枚構成のダブルガウス型レンズの後群接合を分離し、後群の各レンズの屈折力を弱めることで像面湾曲の発生を低減するとともに、正レンズＬ２２に弱い屈折力の非球面を導入することで、中間画角のコマフレアの発生を抑制する。また光学系１ａ～１ｃは、絞りＳＴＯを挟んで前群ＬＦの屈折力を上げ、後群ＬＲの屈折力を前群ＬＦに対して相対的に下げる。これにより、絞りＳＴＯを挟んでテレフォトの傾向を強め、光学系１ａ～１ｃのそれぞれにおいて最も物体側のレンズ面（レンズ第１面）から像面ｉｍｇまでの長さを短くしている。
ここで、前群ＬＦの焦点距離をｆＦ、後群ＬＲの焦点距離をｆＲとするとき、以下の条件式（１）を満足する。
１．００＜ｆＦ／ｆＲ＜２．００ …（１）
条件式（１）の上限を超えると、バックフォーカスが長くなりすぎ、光学系１ａ～１ｃの全長（レンズ全長）を短くすることが困難になるか、大口径化が困難になるため、好ましくない。一方、条件式（１）の下限を超えると、前群ＬＦの負屈折力が不足して像面湾曲を抑制できないため、好ましくない。
後群ＬＲは、物体側に強い凹面を向けた弱い負レンズＬ２１と、像側に強い凸面を向けた弱い正レンズＬ２２と、正レンズＬ２３とからなる。ここで、光学系１ａ～１ｃ（全系）のそれぞれの焦点距離をｆ、正レンズＬ２２の焦点距離をｆ２２とするとき、以下の条件式（２）を満足する。
ｆ２２／ｆ＞１．００ …（２）
負レンズＬ２１の焦点距離をｆ２１、正レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３とするとき、以下の条件式（３）、（４）を満足することが好ましい。
－２．００＜ｆ２１／ｆ＜－０．５０ …（３）
０．３０＜ｆ２３／ｆ＜１．１０ …（４）
負レンズＬ２１と正レンズＬ２２の屈折力を弱くすることで像面湾曲の発生を抑え、図２、図４、および、図６の収差図に示されるように、非点隔差を抑え、メリディオナル断面とサジタル断面の像面湾曲をそろえることができる。また、正レンズＬ２３の屈折力をやや強めることで、後群ＬＲの中で負、正のパワー配置とし、主点を物体側に移動することで、小型化と大口径化を容易にしている。また、負レンズＬ２１および正レンズＬ２２の屈折力を弱めることで、後群ＬＲのレンズ径を小さく構成することができるため、光学系の小型化かつ軽量化を実現可能である。
条件式（２）、（３）のそれぞれの上限を超えると、各レンズの屈折力が増加し、像面湾曲の発生が増えるとともに、偏心誤差による片ボケや偏心コマフレアの影響が大きくなるため、好ましくない。一方、条件式（３）の下限を超えると、屈折力が弱くなりすぎ、ペッツバール和の補正ができなくなるため、好ましくない。条件式（４）の上限または下限を超えると、光学系を大口径化しにくくなるか、像面湾曲が過剰に発生するため、好ましくない。
また、正レンズＬ２２を像側に凸のメニスカス形状の非球面レンズ（像側に凸面を向けたメニスカスレンズ）とすることが好ましい。これにより、光学系の小型化に伴って発生しうる中間画角のコマフレアを低減しつつ、像面湾曲と球面収差のバランスを取りやすくすることができる。絞りＳＴＯよりも前側（物体側）には、強い屈折力を持つレンズを配置するため、製造上非球面化しにくい。一方、正レンズＬ２２よりも像側に強い屈折力を持つレンズを配置すると、像面湾曲の補正効果は向上するが、レンズ径が大きくなり製造が難しくなる。また正レンズＬ２２は、樹脂材料からなる非球面レンズであることが好ましい。正レンズＬ２２は屈折力を抑えた構成を有するため、樹脂材料による熱的特性の変化に強く、また比重が軽いことから軽量化しやすいため、好ましい。
ここで、前群ＬＦの最も像側のレンズ面の曲率半径をＲ１ａ、後群ＬＲの最も物体側のレンズ面の曲率半径をＲ２ａとする。このとき、曲率半径Ｒ１ａのレンズ面と曲率半径Ｒ２ａのレンズ面とで空気レンズが形成される。空気レンズの像側の面の曲率半径は、物体側の面の曲率半径よりも大きく（Ｒ１ａ＜Ｒ２ａ）、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．０８＜（Ｒ２ａ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ２ａ－Ｒ１ａ）＜０．８０ …（５）
従来のダブルガウス型の光学系では、絞りの像側の強い負の曲率で軸上光線を大きく跳ね上げて球面収差を補正するため、サジタルフレアの補正が難しく、大きな非点隔差が発生する。一方、各実施例の光学系は、条件式（５）を満足することで、サジタルフレアの発生を抑制することができる。また各実施例において、絞りＳＴＯの物体側の最も近い面の曲率を大きくすることで、前群ＬＦを正、負のパワー配置として大口径化の実現が容易になる。
条件式（５）の上限を超えると、曲率半径Ｒ１ａが小さくなりすぎ（曲率が大きくなりすぎ）、製造性が低下するため好ましくない。一方、条件式（５）の下限を超えると、従来のダブルガウス型の光学系と同様に、曲率半径Ｒ２ａが小さくなり（曲率が大きくなり）、空気レンズの形状が対称に近くなり、小型化した上でサジタルフレアを補正することが難しくなるため好ましくない。
負レンズＬ２１の像側のレンズ面の曲率半径をＲ１ｂ、正レンズＬ２２の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ２ｂとするとき、負レンズＬ２１と正レンズＬ２２との間に像側に凸面を向けた空気レンズが形成され、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
（Ｒ２ｂ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ２ｂ－Ｒ１ｂ）＜－０．１０ …（６）
負レンズＬ２１の屈折力を弱めることで不足しがちな負屈折力を、条件式（６）を満足することで補てんすることができるため、ペッツバール和を許容の範囲に収めることが可能となる。条件式（６）の範囲を超えると、実質的に負レンズＬ２１と正レンズＬ２２の組み合わせで補正していたペッツバール和のバランスが崩れ、像面湾曲が発生するため好ましくない。
光学系１ａ～１ｃの焦点距離をｆ、光学系１ａ～１ｃの最も像側のレンズ面（レンズ最終面）から像面ｉｍｇまでの距離ＢＦとするとき、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．３０＜ＢＦ／ｆ＜０．７０ …（７）
条件式（７）は、焦点距離に対するバックフォーカスのバランスを示しており、下限を超えるとバックフォーカスが短くなりすぎ、後群ＬＲのレンズ径が大きくなりすぎるため好ましくない。上限を超えるとバックフォーカスが長すぎ、所望の小型化が達成できないか、レンズ第１面からレンズ最終面までの距離であるレンズ全長が極端に短くなるため好ましくない。
光学系１ａ～１ｃの焦点距離をｆ、絞りＳＴＯから像面ｉｍｇまでの距離をＬｓｔとするとき、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
０．６０＜Ｌｓｔ／ｆ＜１．００ …（８）
条件式（８）は、レンズ内の絞りの好ましい位置を表しており、上限を超えるとレンズの後側主点に対して絞り位置が像側に移動しすぎて所望の小型化が達成できない。また下限を超えると絞りの位置が物体側に移動しすぎて大口径化が難しくなるか、絞りを絞りこんだ際に周辺光量の改善が不十分となる。
光学系１ａ～１ｃの焦点距離をｆ、光学系の最も物体側のレンズ面（レンズ第１面）から像面ｉｍｇまでの距離をＴＴＬとするとき、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
１．００＜ＴＴＬ／ｆ＜１．４０ …（９）
条件式（９）は、本構成による小型化の適切な範囲を表しており、上限を超えると所望の小型化が得られない。条件式（９）の下限を超えると大口径化が難しくなるか、十分な結像性能が得られない。
従来のダブルガウス型では絞り前の第２レンズと第３レンズの間に空気レンズを構成して軸外のコマ収差の補正を行うことが行われていたが、レンズに不要光が入射した際にこの空気レンズに起因する全反射ゴーストが発生しやすい。
レンズ全長を小型化することで、レンズが全体的に像面（センサ面）に近づくため、不要光がレンズに入射した際に発生する面反射ゴーストがセンサ面に届きやすくなる。これを回避するため、正レンズＬ１２と負レンズＬ１３は接合レンズであることが好ましい。
また、正レンズＬ１２の光軸上の厚さをｄ１２、負レンズＬ１３の光軸上の厚さをｄ１３とするとき、以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
４．５０＜ｄ１２／ｄ１３＜１０．００ …（１０）
条件式（１０）を満足することで、正レンズＬ１２と負レンズＬ１３を接合レンズ化した際に、接合面周辺部の接着剤だまりで拡散するゴースト光を低減することができる。条件式（１０）の上限を超えると、正レンズＬ１２の厚さが厚くなりすぎて全長の小型化の妨げになるとともに、絞りの位置が像側に移動しすぎるため好ましくない。一方、条件式（１０）の下限を超えると、接着剤だまりのゴーストが発生しやすいため好ましくない。
正レンズＬ２２の屈折率をＮ２２、正レンズＬ２３の屈折率をＮ２３とするとき、以下の条件式（１１）を満足することが好ましい。
０．７０＜Ｎ２２／Ｎ２３＜１．００ …（１１）
条件式（１１）を満足することで、条件式（２）、（３）、（４）を満足することが容易になる。条件式（１１）の上限を超えると、正レンズＬ２３の必要な屈折力を得るためにレンズの曲率が不要に小さくなりすぎ、像面湾曲を十分に補正することができない。一方、条件式（１１）の下限を超えると、既存のガラスでは正レンズＬ２３のレンズ分散が大きくなりすぎ、倍率色収差を良好に補正することができない。
前群ＬＦを構成するレンズ（正レンズＬ１１、Ｌ１２、負レンズＬ１３）の平均屈折率をＮｄＦ、後群ＬＲを構成するレンズ（負レンズＬ２１、正レンズＬ２２、Ｌ２３）の平均屈折率をＮｄＲとするとき、以下の条件式（１２）を満足することが好ましい。
１．０５＜ＮｄＦ／ＮｄＲ＜１．５０ …（１２）
条件式（１２）を満足することで、条件式（１）を満足することが容易になる。条件式（１２）の上限を超えると、後群ＬＲの屈折力が下がりすぎて所望の大口径化が難しくなる。一方、条件式（１２）の下限を超えると、前群ＬＦの屈折力が下がりすぎ、小型化が難しくなる。
条件式（１）～（１２）の数値範囲は、以下の条件式（１ａ）～（１２ａ）のように設定することが好ましい。
１．２０＜ｆＦ／ｆＲ＜１．９０ …（１ａ）
ｆ２２／ｆ＞１．２０ …（２ａ）
－１．６０＜ｆ２１／ｆ＜－０．６０ …（３ａ）
０．４０＜ｆ２３／ｆ＜１．００ …（４ａ）
０．１２＜（Ｒ２ａ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ２ａ－Ｒ１ａ）＜０．６０ …（５ａ）
（Ｒ２ｂ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ２ｂ－Ｒ１ｂ）＜－０．５０ …（６ａ）
０．３５＜ＢＦ／ｆ＜０．６５ …（７ａ）
０．６５＜Ｌｓｔ／ｆ＜０．９５ …（８ａ）
１．０５＜ＴＴＬ／ｆ＜１．３５ …（９ａ）
５．００＜ｄ１２／ｄ１３＜８．００ …（１０ａ）
０．７５＜Ｎ２２／Ｎ２３＜０．９５ …（１１ａ）
１．０６＜ＮｄＦ／ＮｄＲ＜１．３０ …（１２ａ）
条件式（１）～（１２）の数値範囲は、以下の条件式（１ｂ）～（１２ｂ）のように設定することがより好ましい。
１．５０＜ｆＦ／ｆＲ＜１．８０ …（１ｂ）
ｆ２２／ｆ＞１．５０ …（２ｂ）
－１．３０＜ｆ２１／ｆ＜－０．７０ …（３ｂ）
０．５０＜ｆ２３／ｆ＜０．９０ …（４ｂ）
０．１５＜（Ｒ２ａ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ２ａ－Ｒ１ａ）＜０．４０ …（５ｂ）
（Ｒ２ｂ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ２ｂ－Ｒ１ｂ）＜－１．００ …（６ｂ）
０．４５＜ＢＦ／ｆ＜０．６０ …（７ｂ）
０．７０＜Ｌｓｔ／ｆ＜０．９０ …（８ｂ）
１．１０＜ＴＴＬ／ｆ＜１．３０ …（９ｂ）
５．５＜ｄ１２／ｄ１３＜７．０ …（１０ｂ）
０．８０＜Ｎ２２／Ｎ２３＜０．９０ …（１１ｂ）
１．０６＜ＮｄＦ／ＮｄＲ＜１．２０ …（１２ｂ）
なお、光学系１ａ～１ｃのそれぞれにおいて、物体距離の変化に対するフォーカシングは、前群ＬＦ、絞りＳＴＯ、および後群ＬＲを同時に繰り出すことで行うことができ、物体距離が無限から、結像倍率が０．２倍程度まで十分な光学性能を得ることができる。
以下、実施例１～３にそれぞれ対応する数値実施例１～３について説明する。各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表している。ただし、ｍは光入射側（物体側）から数えた面の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のアッベ数を表している。なお、ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
で表される。
なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、半画角（°）は全て各実施例の光学系が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。バックフォーカス（ＢＦ）は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。レンズ全長は、光学系のレンズ第１面（最も物体側のレンズ面）からレンズ最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。
また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、＊の符号を付している。非球面形状は、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を各次数の非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２＋Ａ４×ｈ４＋Ａ６×ｈ６＋Ａ８×ｈ８＋Ａ１０×ｈ１０＋Ａ１２×ｈ１２
で表す。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。
表１は、各数値実施例における各条件式の数値を含む各種の値を示す。

（数値実施例１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 28.621 4.20 1.83481 42.7 29.99
2 68.136 0.18 28.48
3 17.772 6.70 1.79952 42.2 23.90
4 59.525 1.10 1.80518 25.4 20.78
5 11.427 5.27 16.78
6(絞り) ∞ 6.20 16.24
7 -16.726 0.90 1.67270 32.1 14.95
8 -29.829 0.83 15.46
9* -25.000 2.95 1.53110 55.9 15.52
10* -18.373 0.98 18.14
11 280.004 4.60 1.73400 51.5 24.43
12 -34.002 (可変) 25.71
像面 ∞

非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.12032e-005 A 6=-2.90015e-007 A 8=-4.67119e-009 A10= 7.90646e-011 A12=-9.28470e-013

第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.41619e-005 A 6=-3.29146e-007 A 8= 1.91098e-010 A10=-9.28593e-013 A12=-2.29193e-013

各種データ
焦点距離 49.57
Ｆナンバー 1.85
半画角 23.58
像高 21.64
レンズ全長 59.59
BF 25.67

入射瞳位置 22.51
射出瞳位置 -21.30
前側主点位置 19.77
後側主点位置-23.90

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 56.39
2 3 29.58
3 4 -17.74
4 7 -58.21
5 9 113.04
6 11 41.57

（数値実施例２）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 26.907 4.70 1.90525 35.0 30.58
2 69.548 0.20 29.16
3 17.472 6.70 1.69680 55.5 24.30
4 76.318 1.00 1.80518 25.4 20.87
5 11.232 5.07 16.39
6(絞り) ∞ 6.83 15.85
7 -20.163 1.00 1.67270 32.1 14.50
8 -40.590 1.20 15.76
9* -25.730 3.00 1.53110 55.9 16.31
10* -23.300 0.50 19.68
11 657.387 5.80 1.77250 49.6 25.92
12 -27.082 (可変) 27.49
像面 ∞

非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.67639e-005 A 6=-1.12292e-006 A 8= 2.49541e-008 A10=-3.78123e-010 A12= 2.13795e-012

第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.36398e-005 A 6=-6.45466e-007 A 8= 9.49554e-009 A10=-9.59556e-011 A12= 3.62348e-013

各種データ
焦点距離 50.03
Ｆナンバー 1.85
半画角 23.38
像高 21.64
レンズ全長 60.52
BF 24.52

入射瞳位置 23.78
射出瞳位置 -26.38
前側主点位置 24.62
後側主点位置-25.51

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 46.07
2 3 31.07
3 4 -16.47
4 7 -60.76
5 9 325.23
6 11 33.79

（数値実施例３）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 41.334 5.80 1.80610 40.9 38.42
2 185.916 0.20 37.16
3 22.947 9.00 1.69680 55.5 32.87
4 135.554 1.50 1.80000 29.8 29.52
5 15.457 6.70 23.12
6(絞り) ∞ 7.00 22.56
7 -34.225 1.50 1.67270 32.1 20.66
8 -500.000 2.75 20.84
9* -39.888 5.00 1.53110 55.9 20.93
10* -27.362 2.45 22.87
11 161.836 5.00 1.76385 48.5 28.98
12 -50.994 (可変) 31.25
像面 ∞

非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.44755e-005 A 6=-1.15532e-007 A 8= 4.82289e-011 A10= 3.50956e-012 A12=-3.66450e-014

第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.53594e-005 A 6=-6.43135e-008 A 8=-4.65667e-011 A10= 7.05869e-013 A12=-8.22743e-015

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 70.00
Ｆナンバー 1.85
半画角 17.17
像高 21.64
レンズ全長 83.52
BF 36.62

d12 36.62

入射瞳位置 30.36
射出瞳位置 -34.15
前側主点位置 31.12
後側主点位置-33.38

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 64.78
2 3 38.38
3 4 -21.93
4 7 -54.69
5 9 144.10
6 11 51.29
（撮像装置）
次に、図７を参照して、各実施例の光学系１ａ～１ｃを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）１００について説明する。図７において、１０１はカメラ本体、１０２は実施例１～３の光学系１ａ～１ｃのいずれかによって構成された撮像光学系（交換レンズ）である。１０３はカメラ本体１０１に内蔵され、撮像光学系１０２によって形成された光学像を受光して光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。カメラ本体１０１は、クイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。また各実施例は、カメラ本体と撮像光学系とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
各実施例によれば、小型かつ軽量で大口径の光学系および撮像装置を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
各実施例において、例えば、本レンズの物体側または像側に弱い屈折力のレンズ群を配置する構成や、前群ＬＦの前や後群ＬＲの後に弱い屈折力のレンズを配置する構成を採用してもよい。また、各実施例の光学系において、更に他のレンズを有していても、同様の効果を得ることができる。
１ａ、１ｂ、１ｃ 光学系
ＬＦ 前群
Ｌ１１ 正レンズ
Ｌ１２ 正レンズ
Ｌ１３ 負レンズ
ＬＲ 後群
Ｌ２１ 負レンズ
Ｌ２２ 正レンズ
Ｌ２３ 正レンズ
ＳＴＯ 絞り

Claims (14)

  1. 物体側から像側へ順に配置された、正屈折力の前群と絞りと正屈折力の後群とからなる光学系であって、
    前記前群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ１１と正レンズＬ１２と負レンズＬ１３とからなり、
    前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬ２１と正レンズＬ２２と正レンズＬ２３とからなり、
    前記正レンズＬ１２と前記負レンズＬ１３とは、接合されており、
    前記負レンズＬ２１と前記正レンズＬ２２とは、空気間隔を介して配置されており、
    前記前群の焦点距離をｆＦ、前記後群の焦点距離をｆＲ、前記正レンズＬ２２の焦点距離をｆ２２、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
    １．００＜ｆＦ／ｆＲ＜２．００
    ｆ２２／ｆ＞１．５０
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
  2. 前記負レンズＬ２１の像側の面の曲率半径の絶対値は、物体側の面の曲率半径の絶対値よりも大きく、
    前記負レンズＬ２１の焦点距離をｆ２１とするとき、
    －２．００＜ｆ２１／ｆ＜－０．５０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  3. 前記正レンズＬ２３は、物体側の曲率の絶対値よりも像側の面の曲率の絶対値が大きく、
    前記正レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３とするとき、
    ０．３０＜ｆ２３／ｆ＜１．１０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
  4. 像側に凹面を向けたレンズの面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けたレンズの面の曲率半径の符号を負とし、
    前記前群の最も像側のレンズの面の曲率半径をＲ１ａ、前記後群の最も物体側のレンズの面の曲率半径をＲ２ａとするとき、
    ｜Ｒ１ａ｜＜｜Ｒ２ａ｜
    ０．０８＜（Ｒ２ａ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ２ａ－Ｒ１ａ）＜０．８０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学系。
  5. 像側に凹面を向けたレンズの面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けたレンズの面の曲率半径の符号を負とし、前記負レンズＬ２１の像側の面の曲率半径をＲ１ｂ、前記正レンズＬ２２の物体側の面の曲率半径をＲ２ｂとするとき、前記負レンズＬ２１と前記正レンズＬ２２との間に像側に凸面を向けた空気レンズが形成され、
    （Ｒ２ｂ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ２ｂ－Ｒ１ｂ）＜－０．１０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学系。
  6. 前記正レンズＬ２２は、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学系。
  7. 前記正レンズＬ２２は、非球面を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学系。
  8. 前記光学系の最も像側のレンズの面から像面までの距離をＢＦとするとき、
    ０．３０＜ＢＦ／ｆ＜０．７０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学系。
  9. 前記絞りから像面までの距離をＬｓｔとするとき、
    ０．６０＜Ｌｓｔ／ｆ＜１．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学系。
  10. 前記光学系の最も物体側のレンズの面から像面までの距離をＴＴＬとするとき、
    １．００＜ＴＴＬ／ｆ＜１．４０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学系。
  11. 前記正レンズＬ１２の光軸上の厚さをｄ１２、前記負レンズＬ１３の光軸上の厚さをｄ１３とするとき、
    ４．５０＜ｄ１２／ｄ１３＜１０．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学系。
  12. 前記正レンズＬ２２の屈折率をＮ２２、前記正レンズＬ２３の屈折率をＮ２３とするとき、
    ０．７０＜Ｎ２２／Ｎ２３＜１．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学系。
  13. 前記前群を構成するレンズの平均屈折率をＮｄＦ、前記後群を構成するレンズの平均屈折率をＮｄＲとするとき、
    １．０５＜ＮｄＦ／ＮｄＲ＜１．５０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学系。
  14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光学系と、該光学系からの光を受光する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
JP2020027795A 2020-02-21 2020-02-21 光学系、及びそれを用いた撮像装置 Active JP7414575B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020027795A JP7414575B2 (ja) 2020-02-21 2020-02-21 光学系、及びそれを用いた撮像装置
KR1020210016467A KR20210106898A (ko) 2020-02-21 2021-02-05 광학계, 및 이를 갖는 촬상 장치
CN202110183858.6A CN113296230B (zh) 2020-02-21 2021-02-10 光学系统和具有光学系统的图像拾取装置
US17/174,832 US11835692B2 (en) 2020-02-21 2021-02-12 Optical system and image pickup apparatus having the same
EP21157630.1A EP3869255B1 (en) 2020-02-21 2021-02-17 Optical system and image pickup apparatus having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020027795A JP7414575B2 (ja) 2020-02-21 2020-02-21 光学系、及びそれを用いた撮像装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021131499A JP2021131499A (ja) 2021-09-09
JP2021131499A5 JP2021131499A5 (ja) 2023-02-01
JP7414575B2 true JP7414575B2 (ja) 2024-01-16

Family

ID=74666593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020027795A Active JP7414575B2 (ja) 2020-02-21 2020-02-21 光学系、及びそれを用いた撮像装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11835692B2 (ja)
EP (1) EP3869255B1 (ja)
JP (1) JP7414575B2 (ja)
KR (1) KR20210106898A (ja)
CN (1) CN113296230B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114296210A (zh) * 2022-01-12 2022-04-08 中山联合光电科技股份有限公司 成像镜头及移动设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209433112U (zh) 2019-03-07 2019-09-24 南阳市海科光电有限责任公司 一种大靶面线扫瞄镜头光学系统

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2986071A (en) * 1956-02-10 1961-05-30 Perkin Elmer Corp Photographic objectives
US3486810A (en) * 1967-07-03 1969-12-30 Perkin Elmer Corp Five component optical objective
JPS475404Y1 (ja) * 1968-09-30 1972-02-25
JPS47504Y1 (ja) * 1968-11-20 1972-01-10
US3646731A (en) 1970-09-02 1972-03-07 Ford Motor Co Air cleaner and fuel vapor storage assembly remotely associated with an engine
JPS5817930B2 (ja) 1976-03-02 1983-04-11 オリンパス光学工業株式会社 コンパクトでバツクフオ−カスの長い大口径写真レンズ
JPH0833513B2 (ja) 1986-12-18 1996-03-29 旭光学工業株式会社 読取用レンズ
JPH0820596B2 (ja) * 1989-11-14 1996-03-04 大日本スクリーン製造株式会社 投影レンズ
JPH0539284A (ja) 1991-05-08 1993-02-19 Sansho Seiyaku Co Ltd 新規コウジ酸誘導体
JP3397459B2 (ja) 1993-08-25 2003-04-14 ペンタックス株式会社 色消しレンズ系
JPH07253538A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Minolta Co Ltd ガウス型光学系
JPH0933800A (ja) * 1995-07-20 1997-02-07 Ricoh Co Ltd 読取レンズ
JP3254165B2 (ja) * 1997-05-07 2002-02-04 株式会社リコー ガウス型レンズ
JPH11311740A (ja) * 1998-02-25 1999-11-09 Fuji Photo Optical Co Ltd 画像読取用レンズおよびこれを用いた画像読取装置
US7312935B2 (en) * 2005-06-15 2007-12-25 Canon Kabushiki Kaisha Optical system and optical apparatus having the same
JP4905653B2 (ja) * 2006-03-28 2012-03-28 ペンタックスリコーイメージング株式会社 中望遠レンズ系
JP5115102B2 (ja) * 2007-08-30 2013-01-09 株式会社ニコン レンズ系及び光学装置
JP5217832B2 (ja) 2008-09-18 2013-06-19 株式会社ニコン レンズ系及び光学装置
JP6325772B2 (ja) * 2013-03-29 2018-05-16 キヤノン株式会社 撮影レンズ及びそれを有する撮像装置
JP6253437B2 (ja) 2014-02-14 2017-12-27 キヤノン株式会社 結像光学系及びそれを有する画像投射装置
JP6516451B2 (ja) 2014-11-19 2019-05-22 キヤノン株式会社 ズームレンズおよび画像投射装置
JP6576046B2 (ja) 2015-02-03 2019-09-18 キヤノン株式会社 複眼撮像装置
JP6891078B2 (ja) 2017-09-11 2021-06-18 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
JP7154769B2 (ja) 2018-01-29 2022-10-18 キヤノン株式会社 結像光学系および画像投射装置
JP7277288B2 (ja) 2019-07-02 2023-05-18 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209433112U (zh) 2019-03-07 2019-09-24 南阳市海科光电有限责任公司 一种大靶面线扫瞄镜头光学系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP3869255B1 (en) 2024-04-10
EP3869255A1 (en) 2021-08-25
US20210263286A1 (en) 2021-08-26
CN113296230B (zh) 2023-06-30
KR20210106898A (ko) 2021-08-31
CN113296230A (zh) 2021-08-24
JP2021131499A (ja) 2021-09-09
US11835692B2 (en) 2023-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180074300A1 (en) Optical system and image pickup apparatus including the same
JP6222969B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5582706B2 (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
JP7289711B2 (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
JP7123579B2 (ja) ズームレンズ及び撮像装置
JP2009276733A (ja) ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置
JP2021012244A (ja) テレコンバータレンズ、レンズ装置、および、撮像装置
JP4624744B2 (ja) 広角ズームレンズ
WO2013128882A1 (ja) 光学系、光学機器及び光学系の製造方法
JP2023149130A (ja) 光学系およびそれを有する撮像装置
JP2023077984A (ja) 光学系およびそれを有する撮像装置
CN114815191A (zh) 变焦镜头和具有变焦镜头的摄像设备
JP7433875B2 (ja) 光学系および撮像装置
JP7414575B2 (ja) 光学系、及びそれを用いた撮像装置
JP7337626B2 (ja) 光学系およびそれを有する撮像装置
JP2023010106A (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP7195608B2 (ja) リアコンバージョンレンズ
JP7672869B2 (ja) 光学系およびそれを有する撮像装置
JP7679219B2 (ja) 光学系およびそれを有する撮像装置
JP7532438B2 (ja) 光学系およびそれを有する撮像装置
JP7502105B2 (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
JP5903937B2 (ja) 光学系、光学機器及び光学系の製造方法
JP2025078968A (ja) 光学系および撮像装置
JP2024168979A (ja) 光学系およびそれを有する撮像装置
JP2024082112A (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230124

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230926

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231120

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231228

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7414575

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151